DE102022112762A1 - Heating device and method for producing the heating device - Google Patents

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Abstract

Vorliegende Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung (10) zum Heizen eines die Heizvorrichtung (10) durchströmenden Wärmeträgers (W) mit einem Kanal (30) zwischen einem Einlass (24) und einem Auslass (22) des Kanals (30) und mit einer ein PTC-Heizelement (52) aufweisenden PTC-Heizeinrichtung (50), wobei der Kanal (30) mehrere im Verlauf des Kanals (30) aufeinander folgende Heizabschnitte (32) umfasst, wobei die Heizabschnitte (32) jeweils durch zwei gegenüberliegende Heizwandungen (34) begrenzt sind und zumindest im Wesentlichen auf einer quer zu einer der Heizwandungen (34) verlaufenden gedachten Mittellinie (L) liegen, und wobei die PTC-Heizeinrichtung (50) wärmeleitend an zumindest eine der Heizwandungen (34) Für eine konstruktiv einfachere und hinsichtlich der Strömungsbedingungen des Wärmeträgers verbesserte Heizvorrichtung wird vorgeschlagen, dass der Kanal (30) durch ein Flachrohr (20) gebildet ist, wobei das Flachrohr (20) im Verlauf des Kanals (30) von dem Einlass (24) zu dem Auslass (22) abwechselnd einen der Heizabschnitte (32) und eine eine Strömungsrichtung (S) des Wärmeträgers (W) umlenkende Krümmung (36, 38) ausbildet, und dass in einem Zwischenraum (40) zwischen zwei Heizwandungen (34) aus zwei Heizabschnitten (32) die PTC-Heizeinrichtung (52) vorgesehen ist.The present invention relates to a heating device (10) for heating a heat transfer medium (W) flowing through the heating device (10), having a channel (30) between an inlet (24) and an outlet (22) of the channel (30) and having a PTC PTC heating device (50) having a heating element (52), the channel (30) comprising a plurality of heating sections (32) following one another in the course of the channel (30), the heating sections (32) each being delimited by two opposite heating walls (34). and lie at least substantially on an imaginary center line (L) running transversely to one of the heating walls (34), and wherein the PTC heating device (50) is heat-conducting to at least one of the heating walls (34) for a structurally simpler and with regard to the flow conditions of the heat transfer medium Improved heating device is proposed that the channel (30) is formed by a flat tube (20), the flat tube (20) alternating one of the heating sections (20) in the course of the channel (30) from the inlet (24) to the outlet (22). 32) and a curvature (36, 38) that deflects a flow direction (S) of the heat transfer medium (W), and that the PTC heating device (52) is formed from two heating sections (32) in an intermediate space (40) between two heating walls (34). is provided.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung bzw. elektrische Heizvorrichtung zum Heizen eines die Heizvorrichtung durchströmenden Wärmeträgers mit einem Kanal zwischen einem Einlass und einem Auslass des Kanals und mit einer PTC-Heizeinrichtung, die ein PTC-Heizelement aufweist. Der Kanal weist in seinem Verlauf aufeinander folgende Heizabschnitte auf, wobei die Heizabschnitte jeweils durch zwei gegenüberliegende Heizwandungen begrenzt sind und zumindest im Wesentlichen auf einer quer zu einer der Heizwandungen verlaufenden gedachten Mittellinie liegen, und wobei die PTC-Heizeinrichtung wärmeleitend an zumindest eine der Heizwandungen gekoppelt ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Heizvorrichtung.The present invention relates to a heating device or electric heating device for heating a heat transfer medium flowing through the heating device, with a channel between an inlet and an outlet of the channel and with a PTC heating device which has a PTC heating element. The channel has successive heating sections along its course, the heating sections each being delimited by two opposite heating walls and lying at least substantially on an imaginary center line running transversely to one of the heating walls, and the PTC heating device being coupled to at least one of the heating walls in a heat-conducting manner is. The invention further relates to a method for producing the heating device.

Die Heizvorrichtung ist dazu gedacht, einen Wärmeträger wie eine Flüssigkeit oder ein Gas, insbesondere Wasser oder Luft, unter Umsatz von elektrischer Energie mittels der PTC-Heizeinrichtung oder mehreren davon zu erhitzen, wobei der Wärmeträger durch den Kanal fließt und jeweils insbesondere im Bereich der Heizabschnitte erwärmt wird, weil die PTC-Heizeinrichtung(en) insbesondere von außen an bzw. mit den Kanal wärmeleitend gekoppelt sind, beispielsweise durch flächigem Anliegen.The heating device is intended to heat a heat transfer medium such as a liquid or a gas, in particular water or air, with the conversion of electrical energy using the PTC heating device or several of them, the heat transfer medium flowing through the channel and in particular in the area of the heating sections is heated because the PTC heating device (s) are coupled in a heat-conducting manner, in particular from the outside to or with the channel, for example by being in flat contact.

Eine gattungsgemäße Heizvorrichtung ist aus der EP 2 440 006 A1 bekannt. Die Heizvorrichtung weist eine Vielzahl an Teilen auf. Ebenfalls weist der Kanal insbesondere durch eine Vielzahl von Richtungsänderungen einen Druckverlust im Wärmeträger auf.A generic heating device is from the EP 2 440 006 A1 known. The heating device has a variety of parts. The channel also has a pressure loss in the heat transfer medium, particularly due to a large number of changes in direction.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine konstruktiv einfachere und hinsichtlich der Strömungsbedingungen bzw. des Druckverlustes im Wärmeträger verbesserte Heizvorrichtung und ein Herstellungsverfahren der Heizvorrichtung anzugeben.The present invention is based on the problem of specifying a heating device that is structurally simpler and improved with regard to the flow conditions or the pressure loss in the heat transfer medium and a manufacturing method for the heating device.

Zur Lösung dieses Problems wird mit der vorliegenden Erfindung ein Bauteil mit den Merkmalen von Anspruch 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 11 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstände der Unteransprüche.To solve this problem, the present invention provides a component with the features of claim 1 and a method with the features of claim 11. Advantageous further training is the subject of the subclaims.

Vorgeschlagen wird demnach, dass der Kanal durch ein Flachrohr gebildet ist, wobei das Flachrohr im Verlauf des Kanals von dem Einlass zu dem Auslass abwechselnd einen der Heizabschnitte und eine eine Strömungsrichtung des Wärmeträgers umlenkende Krümmung ausbildet, und dass in einem Zwischenraum zwischen zwei Heizwandungen aus zwei Heizabschnitten die PTC-Heizeinrichtung vorgesehen ist. Anders gesagt wird ein im Querschnitt abgeflachtes Rohr vorgeschlagen, das abschnittsweise gekrümmt bzw. gebogen ist und zwischen den Krümmungen bzw. Biegungen die Heizabschnitte aufweist, und zwischen jeweils zwischen zwei benachbarten Heizabschnitten den Zwischenraum für die PTC-Heizeinrichtung. Der Zwischenraum ist demnach bevorzugt von zwei Heizwandungen begrenzt, wobei die Heizwandungen aus zwei aufeinander folgenden Heizabschnitten abstammen.It is therefore proposed that the channel is formed by a flat tube, the flat tube alternatingly forming one of the heating sections and a curvature that deflects a flow direction of the heat transfer medium in the course of the channel from the inlet to the outlet, and that in a space between two heating walls made of two The PTC heating device is provided in the heating sections. In other words, a tube with a flattened cross-section is proposed, which is curved or bent in sections and has the heating sections between the curves or bends, and the space for the PTC heating device between two adjacent heating sections. The gap is therefore preferably delimited by two heating walls, the heating walls coming from two successive heating sections.

Das Flachrohr stellt ein im Querschnitt wenigstens bereichsweise abgeflachtes Rohr dar, d.h. insbesondere abweichend von der bekannten kreisrunden Form ist an wenigstens einem Abschnitt des Querschnitts eine Abflachung vorgesehen. Es kann auch der Umriss des Flachrohrs im Querschnitt in einer Erstreckungsrichtung größer als in einer orthogonal dazu gerichteten anderen Erstreckungsrichtung sein. Das Flachrohr kann also auch ein mehrkantiges Rohr wie ein Vierkantrohr mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt sein.The flat tube represents a tube that is at least partially flattened in cross section, i.e. in particular, deviating from the known circular shape, a flattening is provided on at least one section of the cross section. The outline of the flat tube in cross section can also be larger in one direction of extension than in another direction of extension directed orthogonally thereto. The flat tube can also be a polygonal tube such as a square tube with a square or rectangular cross section.

Die gegenüberliegenden Wandungen in den Heizabschnitten sind insbesondere parallel, insbesondere wobei alle oder zumindest die überwiegende Anzahl der Wandungen parallel angeordnet sind.The opposing walls in the heating sections are in particular parallel, in particular with all or at least the majority of the walls being arranged in parallel.

So wird vorteilhaft erreicht, dass eine strömungstechnisch sehr vorteilhafte Führung des Wärmeträgers erreicht werden kann. Es wird die Leistungsauskopplung bei geringem Druckabfall maximiert und gleichzeitig die Notwendigkeit vieler Dichtungsschnittstellen zum Medium am Flachrohr minimiert. Im Grunde kann das Flachrohr näherungsweise vollständig zur Wärmespreizung bzw. Wärmeverteilung aus den PTC-Heizeinrichtungen genutzt werden. Die Heizvorrichtung ist einfach in Größe und Leistung skalierbar und weist einen verbesserten Wirkungsgrad auf.This advantageously ensures that a very advantageous flow-wise guidance of the heat transfer medium can be achieved. The power output is maximized with a low pressure drop and at the same time the need for many sealing interfaces to the medium on the flat tube is minimized. Basically, the flat tube can be used almost completely for heat spreading or heat distribution from the PTC heating devices. The heater is easily scalable in size and power and has improved efficiency.

Dank der Erfindung und auch dank der der nachfolgend ferner beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungsmöglichkeiten kann ein günstiges Halbzeug zur Bereitstellung des Kanals verwendet werden. So weist das Flachrohr trotz der Krümmungen einen einfachen bzw. strömungstechnisch günstigen Verlauf auf, kann aus wenigen Teilen bzw. Einzelteilen oder nur einem Einzelteil bereitgestellt werden. Das führt zu wenigen Turbulenzen und insgesamt zu wenigen Reibungsverlusten im Wärmeträger. Ebenfalls vorteilhaft ist, dass das Flachrohr eine Art Doppelfunktion übernimmt, und zwar eine Bereitstellung eines Kanals und eines möglichen Gehäuses, weil im Zwischenraum die PTC-Heizeinrichtung bereits mechanisch geschützt aufgenommen werden kann.Thanks to the invention and also thanks to the advantageous design options described below, an inexpensive semi-finished product can be used to provide the channel. Despite the curvatures, the flat tube has a simple or flow-wise favorable course and can be made up of a few parts or individual parts or only one individual part. This leads to few turbulences and overall to few friction losses in the heat transfer medium. It is also advantageous that the flat tube takes on a kind of dual function, namely the provision of a channel and a possible housing, because the PTC heating device can already be accommodated in the gap in a mechanically protected manner.

Möglich ist auch, dass die Heizvorrichtung in Fahrzeugen an Wasser oder Land, wie Kraftfahrzeuge oder Schiffe, und/oder eine Heizvorrichtung in Flugzeugen verwendet wird bzw. dort eingebaut ist. Die Erfindung kann insbesondere in Fahrzeugen oder Flugzeugen gut verwendet werden, weil sie eine kompakte Heizvorrichtung ermöglicht, die wirkungsgradgesteigert ist. Stationäre Anwendungen, z.B. in Gebäuden, sind auch denkbar und insbesondere aufgrund eines verbesserten Wirkungsgrads vorteilhaft.It is also possible that the heating device in vehicles on water or land, such as motor vehicles vehicles or ships, and/or a heater is used or installed in aircraft. The invention can be used particularly well in vehicles or aircraft because it enables a compact heating device that has increased efficiency. Stationary applications, for example in buildings, are also conceivable and are particularly advantageous due to improved efficiency.

Vorzugsweise ist das Flachrohr mäanderförmig aus den Heizabschnitten und den Krümmungen geformt, wobei erste Krümmungen auf einer ersten Seite des Flachrohrs und zweite Krümmungen auf einer von der ersten Seite abgewandten zweiten Seite des Flachrohrs liegen. Die Mäanderform zeichnet beispielsweise aus, dass die Strömungsrichtungen in benachbarten Heizabschnitten zumindest im Wesentlichen parallel und gegensinnig orientiert sind. Das Flachrohr kann also geschlängelt bzw. gewunden geformt sein, damit die Heizabschnitte nah beieinander und gleichwohl auf der gedachten Mittellinie bzw. Linie angeordnet sind bzw. von der gedachten Mittellinie zumindest im Wesentlichen normal zu den Heizwandungen durchstoßen werden. Insbesondere sind die Heizabschnitte, die ersten Krümmungen und/oder die zweiten Krümmungen von jeweils untereinander identisch im Aufbau. Die ersten Krümmungen können im Wesentlichen auf einer gedachten ersten Linie auf der ersten Seite und/oder die zweiten Krümmungen auf der zweiten Seite des Flachrohrs auf einer gedachten zweiten Linie liegen. Das ermöglicht einen kompakten Aufbau des Kanals. Ebenfalls ist die Herstellung des Flachrohrs insbesondere aus zwei Halbschalen einfach, weil die Mäanderform vorzugsweise entlang wenigstens einer Richtung keine Hinterschneidungen und so Urformverfahren möglich sind.Preferably, the flat tube is formed in a meandering shape from the heating sections and the curvatures, with first curvatures lying on a first side of the flat tube and second curvatures on a second side of the flat tube facing away from the first side. The meander shape is characterized, for example, by the fact that the flow directions in adjacent heating sections are at least essentially parallel and oriented in opposite directions. The flat tube can therefore have a meandering or twisted shape so that the heating sections are arranged close to one another and yet on the imaginary center line or line or are pierced by the imaginary center line at least essentially normal to the heating walls. In particular, the heating sections, the first curvatures and/or the second curvatures are each identical in construction. The first curvatures can essentially lie on an imaginary first line on the first side and/or the second curvatures on the second side of the flat tube can lie on an imaginary second line. This enables a compact structure of the channel. The production of the flat tube, in particular from two half-shells, is also easy because the meander shape, preferably along at least one direction, does not allow for undercuts and thus primary shaping processes.

Wenn die PTC-Heizeinrichtung im Zwischenraum mit beiden Heizwandungen wärmeleitend gekoppelt ist, wird eine besonders gute Wärmeeinkopplung im Zwischenraum ermöglicht. Außerdem kann die mechanische Stabilität bzw. die Steifigkeit der Heizvorrichtung gesteigert werden.If the PTC heating device is coupled in a heat-conducting manner to both heating walls in the gap, particularly good heat coupling in the gap is made possible. In addition, the mechanical stability or rigidity of the heating device can be increased.

Bevorzugt ist das Flachrohr im Querschnitt durch einen Heizabschnitt und/oder durch eine Krümmung langgestreckt geformt. Insbesondere quer (d.h. zumindest im Wesentlichen senkrecht) zur Strömungsrichtung geschnitten kann also in einer Richtung eine größere Erstreckung des Heizabschnitts bzw. der Krümmung vorliegen als quer dazu. Das ist vorteilhaft, um die PTC-Heizeinrichtung großflächig im Heizabschnitt anliegen lassen zu können, und um nur sehr geringe Druckverluste am Wärmeträger in der Krümmung zu erhalten.The flat tube is preferably shaped to be elongated in cross section by a heating section and/or by a curvature. In particular, when cut transversely (i.e. at least essentially perpendicularly) to the flow direction, the heating section or the curvature can have a greater extent in one direction than transversely to it. This is advantageous in order to be able to allow the PTC heating device to rest over a large area in the heating section and to ensure only very low pressure losses on the heat transfer medium in the curvature.

Insbesondere kann das Flachrohr im Querschnitt die Form eines Langloches aufweisen, d.h. zwei 180° Kurven und zwei insbesondere parallele Geraden bzw. die Heizwandungen aufweisen, um aufgrund der Stetigkeit des Umrisses einen sehr geringen Strömungswiderstand aufzuweisen.In particular, the flat tube can have the shape of an elongated hole in cross section, i.e. have two 180 ° curves and two, in particular, parallel straight lines or the heating walls in order to have a very low flow resistance due to the continuity of the outline.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein elektrisches Anschlusselement der PTC-Heizeinrichtung, insbesondere in gedachter Verlängerung der Erstreckung des Zwischenraumes zwischen den Heizwandungen, auf einer Seite des Flachrohrs oder nur auf einer Seite des Flachrohrs vorstehend vorgesehen ist. Insbesondere sind bei Verwendung mehrerer PTC-Heizeinrichtungen alle Anschlusselemente nur auf einer Seite des Flachrohrs vorstehend vorgesehen. Insbesondere ist das Anschlusselement zwischen den ersten und den zweiten Krümmungen und seitlich neben den Heizabschnitten vorgesehen. Das ermöglicht einen baulich kompakten Anschluss der PTC-Heizeinrichtung, insbesondere wenn mehrere der PTC-Heizeinrichtungen vorgesehen sind.In a preferred embodiment it is provided that an electrical connection element of the PTC heating device, in particular in an imaginary extension of the extent of the space between the heating walls, is provided protruding on one side of the flat tube or only on one side of the flat tube. In particular, when using several PTC heating devices, all connection elements are only provided protruding on one side of the flat tube. In particular, the connection element is provided between the first and second curvatures and laterally next to the heating sections. This enables a structurally compact connection of the PTC heating device, especially if several of the PTC heating devices are provided.

Bevorzugt ist ein Verbindungsmodul, z.B. eine Leiterplatte, zum elektrischen Anschluss der PTC-Heizeinrichtung über das elektrische Anschlusselement vorgesehen. Insbesondere kann das Verbindungsmodul auch mehrere PTC-Heizeinrichtungen zugleich auf geringem Bauraum elektrisch anschließen. Bevorzugt ist ein mit dem Verbindungsmodul elektrisch verbundenes Steuerungsmodul zur Steuerung der PTC-Heizeinrichtung vorgesehen. Das Steuerungsmodul kann am Verbindungsmodul integriert sein oder separat davon angeordnet sein.A connection module, for example a printed circuit board, is preferably provided for the electrical connection of the PTC heating device via the electrical connection element. In particular, the connection module can also electrically connect several PTC heating devices at the same time in a small installation space. A control module electrically connected to the connection module is preferably provided for controlling the PTC heating device. The control module can be integrated into the connection module or arranged separately from it.

Es gibt die Möglichkeit die PTC-Heizeinrichtung mit ihren Anschlussfahnen bzw. Kontaktfahnen in die Leiterplatte einzubringen, insbesondere mit der Leiterplatte zu verlöten. Beispielsweise ist die Leiterplatte mit elektronischen Bauteilen bestückt; dann ist die Leiterplatte in der Regel auch das Steuerungsmodul der Heizvorrichtung bzw. das Verbindungsmodul und das Steuerungsmodul sind integral miteinander ausgebildet.It is possible to insert the PTC heating device with its connection lugs or contact lugs into the circuit board, in particular to solder it to the circuit board. For example, the circuit board is equipped with electronic components; then the circuit board is usually also the control module of the heating device or the connection module and the control module are formed integrally with one another.

Es gibt auch die Möglichkeit, entsprechende Anschlussfahnen in die Leiterplatte einzubringen bzw. zu verlöten, wobei die Leiterplatte der Gruppierung der PTC-Heizeinrichtungen, insbesondere zu Heizkreisen, dient. Eine solche Leiterplatte ist in der Regel nicht mit elektronischen Bauteilen bestückt. Die elektronischen Bauteile sind dann bevorzugt einer weiteren Leiterplatte zugeordnet, die das Steuerungsmodul sein kann. Dann kann das Steuerungsmodul baulich separat von den PTC-Heizeinrichtungen angeordnet sein. Beispielsweise kann das Steuerungsmodul mit dem Verbindungsmodul elektrisch verbunden und/oder verkabelt sein.There is also the possibility of inserting or soldering corresponding connection lugs into the circuit board, whereby the circuit board is used to group the PTC heating devices, in particular into heating circuits. Such a circuit board is usually not equipped with electronic components. The electronic components are then preferably assigned to a further circuit board, which can be the control module. The control module can then be arranged structurally separately from the PTC heating devices. For example, the control module can be electrically connected and/or wired to the connection module.

Wenn ein die PTC-Heizeinrichtung in dem Zwischenraum umgebendes Isolationsmittel vorgesehen ist, wird diese vor Kurzschlüssen geschützt. Beispielsweise wird Kaptonfolie und/oder Kunststofffolie verwendet. Die PTC-Heizeinrichtung kann auch von einer Tasche umgeben werden. Insofern kann ein beliebiges Material für das Flachrohr verwendet werden und das Flachrohr und/oder die Heizeinrichtung insgesamt muss nicht elektrisch isoliert werden. Das Isolationsmittel kann auch zuträglich sein, um eine gute Wärmekopplung zu erreichen, weil Unebenheiten an der PTC-Heizeinrichtung und an dem Flachrohr bzw. im Zwischenraum ausgeglichen werden können.If an insulation means is provided surrounding the PTC heating device in the gap, it is protected from short circuits. For example, Kapton film and/or plastic film is used. The PTC heater can also be surrounded by a bag. In this respect, any material can be used for the flat tube and the flat tube and/or the heating device as a whole does not have to be electrically insulated. The insulating agent can also be helpful in achieving good heat coupling because unevenness on the PTC heating device and on the flat tube or in the gap can be compensated for.

Wenn mehrere PTC-Heizeinrichtungen in mehreren Zwischenräumen vorgesehen sind, wird die Leistungsfähigkeit der Heizvorrichtung gesteigert. Es können eine gleiche Anzahl PTC-Heizeinrichtungen wie Zwischenräume vorgesehen sein, so dass der Platz in den Zwischenräumen bestmöglich ausgenutzt werden kann. Es können aber auch mehrere PTC-Heizeinrichtungen in einzelnen Zwischenräumen angeordnet sein, beispielsweise um eine Redundanz zu ermöglichen. Es kann auch wenigstens ein Zwischenraum ohne PTC-Heizeinrichtung vorgesehen sein, beispielsweise um eine elastische Verformbarkeit der Heizeinrichtung zuzulassen und/oder um eine Sensoreinrichtung darin anzuordnen.When multiple PTC heaters are provided in multiple spaces, the performance of the heater is increased. An equal number of PTC heating devices as gaps can be provided so that the space in the gaps can be used to the best possible extent. However, several PTC heating devices can also be arranged in individual spaces, for example to enable redundancy. At least one gap without a PTC heating device can also be provided, for example to allow elastic deformability of the heating device and/or to arrange a sensor device therein.

Eine bevorzugte Ausgestaltung zeichnet aus, dass die PTC-Heizeinrichtung mit dem Flachrohr mechanisch verbunden ist, beispielsweise über ein das Flachrohr entlang der gedachten Mittellinie zusammendrückendes bzw. klammerndes Federelement. Die PTC-Heizeinrichtung kann im Zwischenraum verklebt und/oder verlötet sein. Ebenfalls kann das Flachrohr entlang der gedachten Mittellinie kraftbeaufschlagt sein bzw. eingespannt sein, um die PTC-Heizeinrichtung zu verklemmen. Es kann ein Federelement um das Flachrohr gewunden sein und/oder um das Flachrohr bzw. daran geklemmt sein. Beispielsweise kann ein um das Flachrohr, die Heizabschnitte und die Zwischenräume einfach gewundenes metallisches Band vorgesehen sein, das unter Zugspannung in sich geschlossen verläuft. Es kann auch eine wenigstens halbseitig am Flachrohr angreifende Klemme bzw. Klammer verwendet werden. So werden eine gute Wärmeeinkopplung und eine dauerhaft feste Verbindung erreicht.A preferred embodiment is characterized in that the PTC heating device is mechanically connected to the flat tube, for example via a spring element which compresses or clamps the flat tube along the imaginary center line. The PTC heating device can be glued and/or soldered in the gap. The flat tube can also be subjected to force or clamped along the imaginary center line in order to clamp the PTC heating device. A spring element can be wound around the flat tube and/or clamped around the flat tube or on it. For example, a metallic band that is simply wound around the flat tube, the heating sections and the spaces can be provided, which is self-contained under tensile stress. A clamp or clip that engages the flat tube at least on one side can also be used. This ensures good heat coupling and a permanently strong connection.

Wenn ein Außengehäuse vorgesehen ist, an dem beispielsweise der Auslass und der Einlass freiliegen, wird die Heizvorrichtung besonders geschützt. Insbesondere kann das Außengehäuse das Flachrohr und die PTC-Heizeinrichtung, gegebenenfalls auch das Isolationsmittel, das Verbindungsmodul und/oder das Steuerungsmodul, aufnehmen. Das Außengehäuse kann im Grunde auch ein insbesondere metallischer Rahmen sein.If an outer housing is provided, on which, for example, the outlet and the inlet are exposed, the heater is particularly protected. In particular, the outer housing can accommodate the flat tube and the PTC heating device, possibly also the insulation means, the connection module and/or the control module. The outer housing can basically also be a particularly metallic frame.

Die vorgenannte Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung der Heizvorrichtung. Bei dem Verfahren wird in einem Schritt ein Kanal bereitgestellt, der aus einem Flachrohr gebildet ist, das Krümmungen und Heizabschnitte aufweist, wobei die Heizabschnitte durch jeweils zwei Heizwandungen begrenzt sind, und wobei zwischen zwei Heizwandungen aus zwei Heizabschnitten ein Zwischenraum angeordnet ist.The aforementioned object is further achieved by a method for producing the heating device. In the method, a channel is provided in one step, which is formed from a flat tube which has curves and heating sections, the heating sections being delimited by two heating walls each, and a space being arranged between two heating walls of two heating sections.

Es können zwei Halbschalen zur Ausbildung eines Flachrohrs mit Krümmungen, Heizabschnitten und Zwischenräumen, bevorzugt unter Verwendung von Tiefziehen, Fließpressen und/oder Spritzguss, und Verbinden der zwei Halbschalen zu dem Gehäuse, z.B. unter Verwendung von Verkleben, Verlöten und/oder Verpressen, bereitgestellt werden. Alternativ kann ein Flachrohr bereitgestellt werden, das abschnittsweise gekrümmt wird oder bereits gekrümmt ist, Zwischenräume und zwischen den Krümmungen Heizabschnitte aufweist.Two half-shells can be provided to form a flat tube with curves, heating sections and gaps, preferably using deep drawing, extrusion and/or injection molding, and connecting the two half-shells to the housing, for example using gluing, soldering and/or pressing . Alternatively, a flat tube can be provided which is curved in sections or is already curved, has gaps and heating sections between the curves.

Bei dem Verfahren wird in einem vorherigen oder nachfolgenden Schritt eine PTC-Heizeinrichtung bereitgestellt. Außerdem wird die PTC-Heizeinrichtung in den Zwischenraum eingebracht und die PTC-Heizeinrichtung wird mit dem Flachrohr verbunden bzw. gekoppelt, insbesondere unter Verwendung von Verkleben, Verlöten, Verpressen und/oder durch Aufbringen eines Federelements, insbesondere einer Klemme.In the method, a PTC heating device is provided in a previous or subsequent step. In addition, the PTC heating device is introduced into the gap and the PTC heating device is connected or coupled to the flat tube, in particular using gluing, soldering, pressing and/or by applying a spring element, in particular a clamp.

Im Rahmen der vorbeschriebenen und nachfolgenden Offenbarung steht die Abkürzung „bzw.“ als eine Kurzform für „beziehungsweise“ und soll grundsätzlich alternative, im Grunde gleichwertige und/oder synonyme Merkmale oder Begriffe angeben, um die Idee bzw. den Sinn einer Merkmals- oder Begriffsverwendung näher zu bringen. „Beziehungsweise“ kann stets mit „und/oder“ ersetzt werden.In the context of the above-described and subsequent disclosure, the abbreviation “or” stands as a short form for “respectively” and is intended to indicate alternative, essentially equivalent and/or synonymous features or terms in order to convey the idea or meaning of using a feature or term to bring closer. “Respectively” can always be replaced with “and/or”.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In dieser zeigen:

  • 1 eine perspektivische Seitenansicht einer Heizvorrichtung mit einem durch ein Flachrohr gebildeten Kanal und mit mehreren Heizeinrichtungen in Zwischenräumen zwischen Heizabschnitten,
  • 2 eine perspektivische Seitenansicht der Heizvorrichtung nach 1 ergänzt mit einem Verbindungsmodul und einem Federelement in einer perspektivischen Ansicht,
  • 3 eine Schnittansicht der Heizvorrichtung nach 2 mit einem Schnitt quer durch die Heizabschnitte und das Verbindungsmodul,
  • 4 eine perspektivische Seitenansicht einer Halbschale des Flachrohrs des Ausführungsbeispiels,
  • 5 eine schematischen Seitenansicht einer Heizvorrichtung, die in einem Außengehäuse eingehaust ist, wobei der Auslass und der Einlass freiliegen, und
  • 6 Schritte des Ablaufs eines Verfahrens zur Herstellung einer Heizvorrichtung.
Further details and advantages of the present invention result from the following description of an exemplary embodiment in conjunction with the drawing. In this show:
  • 1 a perspective side view of a heating device with a channel formed by a flat tube and with several heating devices in spaces between heating sections,
  • 2 a perspective side view of the heating device 1 supplemented with a connection module and a spring element in a perspective view,
  • 3 a sectional view of the heating device 2 with a cut across the heating sections and the connection module,
  • 4 a perspective side view of a half-shell of the flat tube of the exemplary embodiment,
  • 5 a schematic side view of a heater housed in an outer housing with the outlet and inlet exposed, and
  • 6 Steps of the process for producing a heating device.

Bei der Heizvorrichtung 10 der 1 führt ein Kanal 30 zwischen einem Einlass 24 und einem Auslass 22. Der Kanal 30 umfasst in seinem Verlauf mehrere, hier acht, aufeinander folgende Heizabschnitte 32, diejeweils durch zwei gegenüberliegende Heizwandungen 34 begrenzt sind und auf einer quer und ebenfalls senkrecht zu einer der Heizwandungen 34 verlaufenden gedachten Mittellinie L liegen. Sieben PTC-Heizeinrichtungen 50 mit jeweils einem PTC-Heizelement 52 sind durch flächiges Anliegen wärmeleitend an bzw. mit jeweils zwei Heizwandungen 34 gekoppelt, wobei die zwei Heizwandungen 34 unterschiedlichen Heizabschnitten 32 zugeordnet sind. Im Einsatz der Heizvorrichtung 10 ist der Kanal 30 mit einem Wärmeträger W gefüllt, insbesondere ein Fluid, beispielsweise ein Gas oder eine Flüssigkeit wie Luft bzw. Wasser, und wird mit diesem vom Einlass 24 zum Auslass 22 hin durchströmt, wobei die PTC-Heizeinrichtungen 50 für ein Erwärmen des Wärmeträgers W sorgen können.In the heater 10 the 1 A channel 30 leads between an inlet 24 and an outlet 22. The course of the channel 30 comprises several, here eight, successive heating sections 32, each of which is delimited by two opposite heating walls 34 and on a transverse and also perpendicular to one of the heating walls 34 running imaginary center line L. Seven PTC heating devices 50, each with a PTC heating element 52, are thermally conductively coupled to or with two heating walls 34 by surface contact, the two heating walls 34 being assigned to different heating sections 32. When the heating device 10 is in use, the channel 30 is filled with a heat transfer medium W, in particular a fluid, for example a gas or a liquid such as air or water, and is flowed through from the inlet 24 to the outlet 22, the PTC heating devices 50 can ensure heating of the heat transfer medium W.

In 1 ist der Kanal 30 durch ein Flachrohr 20 gebildet, wobei das Flachrohr 20 im Verlauf des Kanals 30 von dem Einlass 23 zu dem Auslass 22 abwechselnd einen der Heizabschnitte 32 und eine Krümmung 36, 38 ausbildet, wobei die Krümmung eine Strömungsrichtung S des Wärmeträgers W umlenkt bzw. umkehrt. In jeweils einem Zwischenraum 40 zwischen zwei Heizwandungen 34, die zwei unterschiedlichen Heizabschnitten 32 zugeordnet sind, ist jeweils eine der PTC-Heizeinrichtungen 50 vorgesehen. Eine einzelne PTC-Heizeinrichtung 50 kann also zwei Heizabschnitte 32 heizen bzw. diesen zugeordnet sein. Die äußeren Heizabschnitte 32 können demzufolge nur von einer einzelnen PTC-Heizeinrichtung 50 beheizt werden, und die zwischenliegenden Heizabschnitte 32 können jeweils von zwei benachbarten PTC-Heizeinrichtungen 50 beheizt werden.In 1 the channel 30 is formed by a flat tube 20, the flat tube 20 alternatingly forming one of the heating sections 32 and a curvature 36, 38 in the course of the channel 30 from the inlet 23 to the outlet 22, the curvature deflecting a flow direction S of the heat transfer medium W or vice versa. One of the PTC heating devices 50 is provided in each space 40 between two heating walls 34, which are assigned to two different heating sections 32. A single PTC heating device 50 can therefore heat two heating sections 32 or be assigned to them. The outer heating sections 32 can therefore only be heated by a single PTC heater 50, and the intermediate heating sections 32 can each be heated by two adjacent PTC heaters 50.

Das Flachrohr 20 der 1 verläuft mäanderförmig und formt dadurch abwechselnd die Krümmungen 36, 38 und die Heizabschnitte 32 aus. Anders gesagt ist das Flachrohr mäanderförmig aus den Heizabschnitten 32 und den Krümmungen 36, 38 geformt. Dabei sind erste Krümmungen 36 auf einer ersten Seite 26 des Flachrohrs 20 und zweite Krümmungen 38 auf einer zweiten Seite 28 des Flachrohrs angeordnet. Die zweite Seite 28 ist von der ersten Seite 26 abgewandt. Anders gesagt verläuft das mäanderförmige Flachrohr 20 alternierend zwischen den Seiten 26, 28 hin und her. Zudem liegen die ersten Krümmungen 36 auf einer gedachten ersten Linie LE und die zweiten Krümmungen auf einer gedachten zweiten Linie LZ. Die gedachte erste Linie LE verläuft insbesondere parallel zu der gedachten zweiten Linie LZ, um einen kompakten Aufbau und gleich große Heizabschnitte 32 zu realisieren. Die gedachte Linie bzw. Mittellinie L, verläuft hier zu der gedachten ersten Linie LE und der gedachten zweiten Linie LZ parallel, wie es auch dem bevorzugten Fall entspricht.The flat tube 20 the 1 runs in a meandering shape and thereby alternately forms the curvatures 36, 38 and the heating sections 32. In other words, the flat tube is formed in a meandering shape from the heating sections 32 and the curves 36, 38. First curvatures 36 are arranged on a first side 26 of the flat tube 20 and second curvatures 38 on a second side 28 of the flat tube. The second page 28 faces away from the first page 26. In other words, the meandering flat tube 20 runs alternately back and forth between the sides 26, 28. In addition, the first curvatures 36 lie on an imaginary first line LE and the second curvatures on an imaginary second line LZ. The imaginary first line LE runs in particular parallel to the imaginary second line LZ in order to realize a compact structure and heating sections 32 of the same size. The imaginary line or center line L runs parallel to the imaginary first line LE and the imaginary second line LZ, as also corresponds to the preferred case.

Es ist jedoch auch möglich, dass wenigstens eine der gedachten Linien L, LE, LZ (also die Mittellinie L und die Linien LE und LZ), insbesondere die gedachte Mittellinie L, nicht-parallel bzw. schief zu den übrigen gedachten Linien L, LE, LZ verläuft, beispielsweise um eine im Verlauf des Flachrohrs 20 veränderliche Größe der Heizabschnitte 32 zu erhalten, um das Flachrohr an bauliche Anforderungen anzupassen und/oder um die Heizvorrichtung 10 zu skalieren. Insofern können die gedachten Linien L, LE, LZ, auch abschnittsweise linear bzw. geknickt verlaufen und/oder an (gekrümmte) Kurven-Abschnitte angrenzen. In der Regel verlaufen die gedachten L, LE, LZ Linien durchgehend linear.However, it is also possible that at least one of the imaginary lines L, LE, LZ (i.e. the center line L and the lines LE and LZ), in particular the imaginary center line L, is non-parallel or oblique to the other imaginary lines L, LE , LZ runs, for example in order to obtain a variable size of the heating sections 32 over the course of the flat tube 20, in order to adapt the flat tube to structural requirements and/or in order to scale the heating device 10. In this respect, the imaginary lines L, LE, LZ can also run linearly or bent in sections and/or border on (curved) curve sections. As a rule, the imaginary L, LE, LZ lines run linearly throughout.

In jedem Zwischenraum 40 ist eine Heizeinrichtung 50 angeordnet, wodurch die Steifigkeit des Flachrohrs 20 bzw. der Heizvorrichtung 10 gesteigert ist. Bei freibleibendem Zwischenraum 40 wäre nämlich die elastische Verformbarkeit des Flachrohrs 20 zwischen Einlass 24 und Auslass 22 erhöht.A heating device 50 is arranged in each gap 40, whereby the rigidity of the flat tube 20 or the heating device 10 is increased. If the gap 40 remained free, the elastic deformability of the flat tube 20 between the inlet 24 and outlet 22 would be increased.

Das Flachrohr 20 der 1 ist im Querschnitt durch einen Heizabschnitt 32 langgestreckt geformt, wie sich ebenfalls in der noch nachfolgend beschriebenen 4 zeigt. Der Heizabschnitt 32 setzt sich im Querschnitt durch die Strömungsrichtung S also aus einem im Wesentlichen rechteckigen und zwei im Wesentlichen halbkreisförmigen Anteilen zusammen. Ebenfalls sind die Krümmungen 36, 38 in dieser Art langgestreckt geformt. Dadurch, dass das Flachrohr im Querschnitt einen stetigen Umriss aufweist und im Grunde keine Kanten aufweist, herrschen gute Strömungsbedingungen und geringe Reibungsverluste. Der Einlass 24 und der Auslass 22 dagegen sind vorliegend im Querschnitt rund ausgeformt und weisen jeweils einen hier trichterförmigen und stetigen Übergang zum langgestreckten Querschnitt jeweils von zweiten Krümmungen 38 auf. Der runde Querschnitt lässt eine einfache Verbindbarkeit mit anderen runden Querschnitten zu, und der langgestreckte Querschnitt lässt eine gute wärmeleitende Kopplung mit PTC-Heizeinrichtungen 50 zu.The flat tube 20 the 1 is elongated in cross section by a heating section 32, as is also described below 4 shows. In cross section through the flow direction S, the heating section 32 is composed of one essentially rectangular and two essentially semicircular parts. The curvatures 36, 38 are also elongated in this way. Because the flat tube has a continuous outline in cross-section and basically has no edges, there are good flow conditions and low friction losses. In the present case, the inlet 24 and the outlet 22, on the other hand, are round in cross section and each have a funnel-shaped and continuous transition to the elongated cross section of second curvatures 38. The round cross-section allows for easy connection to other round cross-sections, and the elongated cross-section allows for good connection conductive coupling with PTC heating devices 50.

Insbesondere liegen der Einlass 22 und/oder der Auslass 22 in Verlängerung der der zweiten gedachten Linie LZ, um einen unmittelbaren Übergang zu der zweiten Krümmung 38 zu schaffen. Das ist auch zuträglich einem symmetrischen Aufbau des Flachrohrs 20 und einer einfachen Herstellbarkeit.In particular, the inlet 22 and/or the outlet 22 lie in an extension of the second imaginary line LZ in order to create a direct transition to the second curvature 38. This is also conducive to a symmetrical structure of the flat tube 20 and ease of manufacture.

In 1 sind je PTC-Heizeinrichtung 50 zwei elektrische Anschlusselemente 54 in gedachter Verlängerung der Erstreckung des Zwischenraumes 40 zwischen den Heizwandungen 34 nur auf einer Seite 42 des Flachrohrs vorstehend vorgesehen. Bei den Anschlusselementen 54 handelt es sich um Anschlussfahnen bzw. Kontaktfahnen für eine Leiterplatte bzw. für ein Verbindungsmodul 64. Demnach sind auf der am Flachrohr 20 diametral gegenüberliegenden anderen Seite 44 keine Anschlusselemente 54 vorgesehen und die PTC-Heizeinrichtungen 50 können vorteilhaft einseitig kontaktiert werden.In 1 For each PTC heating device 50, two electrical connection elements 54 are provided protruding only on one side 42 of the flat tube in an imaginary extension of the extent of the gap 40 between the heating walls 34. The connection elements 54 are connection lugs or contact lugs for a circuit board or for a connection module 64. Accordingly, no connection elements 54 are provided on the other side 44, which is diametrically opposite on the flat tube 20, and the PTC heating devices 50 can advantageously be contacted on one side.

2 zeigt in diesem Zusammenhang, dass das als Leiterplatte ausgebildete Verbindungsmodul 64 auf die Anschlusselemente 54 aufgesteckt und damit verlötet ist. Die Anschlusselemente 54 durchragen das Verbindungsmodul 64. Das Verbindungsmodul 64 dient vorliegend der Gruppierung der PTC-Heizeinrichtungen 50 zu Heizkreisen. Ein separates Steuerungsmodul 65 kann dann zur elektrischen Ansteuerung der Heizkreise mit dem Verbindungsmodul 64 elektrisch verbunden sein. 2 shows in this context that the connection module 64 designed as a circuit board is plugged onto the connection elements 54 and soldered thereto. The connection elements 54 protrude through the connection module 64. In the present case, the connection module 64 is used to group the PTC heating devices 50 into heating circuits. A separate control module 65 can then be electrically connected to the connection module 64 for electrical control of the heating circuits.

Die PTC-Heizeinrichtungen 50 der 1 sind mit Isolationsmittel 60, hier Kaptonfolie, belegt und liegen über die Kaptonfolie an dem Flachrohr 20 bzw. an den Heizwandungen 34 an, so dass eine Art Sandwich-Anordnung aus zwei Kaptonfolienabschnitten und der PTC-Heizeinrichtung 50 entsteht, wobei diese Anordnung detailliert in 3 ersichtlich ist.The PTC heating devices 50 of 1 are covered with insulation 60, here Kapton film, and rest on the flat tube 20 or on the heating walls 34 via the Kapton film, so that a kind of sandwich arrangement is created from two Kapton film sections and the PTC heating device 50, this arrangement being detailed in 3 is visible.

In der 1 sind sieben PTC-Heizeinrichtungen 50 jeweils einem von sieben Zwischenräumen 40 zugeordnet. Kein Zwischenraum 40 ist mit einer PTC-Heizeinrichtung 50 doppelt belegt oder unbelegt. Möglich wäre dies jedoch, beispielsweise um Redundanz oder um eine elastische Verformbarkeit und/oder erweitere Wärmedehnung bereitzustellen zu schaffen.In the 1 seven PTC heating devices 50 are each assigned to one of seven spaces 40. No gap 40 is occupied or unoccupied twice with a PTC heating device 50. However, this would be possible, for example, to provide redundancy or to provide elastic deformability and/or extended thermal expansion.

Die PTC-Heizeinrichtungen 50 sind mit dem Flachrohr 20 über ein als Klemme ausgebildetes Federelement 62 mechanisch verbunden. Das Federelement 62 ist nur in den 2 und 3 ersichtlich. Das Federelement 62 drückt das Flachrohr 20 entlang der gedachten Mittellinie L zusammen, so dass auch die PTC-Heizeinrichtungen 50 eingeklemmt werden bzw. kraftschlüssig verbunden werden.The PTC heating devices 50 are mechanically connected to the flat tube 20 via a spring element 62 designed as a clamp. The spring element 62 is only in the 2 and 3 visible. The spring element 62 presses the flat tube 20 together along the imaginary center line L, so that the PTC heating devices 50 are also clamped or connected in a force-fitting manner.

2 zeigt die um das Verbindungsmodul 64 und um das Federelement 62 ergänzte Heizvorrichtung 10 der 1. Das Vorbeschriebene gilt entsprechend. 2 shows the heating device 10 supplemented by the connection module 64 and the spring element 62 1 . The above applies accordingly.

3 zeigt eine Querschnittsansicht, in der die Strömungsrichtungen S in den drei geschnittenen Heizabschnitten 32 quer geschnitten sind bzw. normal zur Bildebene verlaufen. Dabei verlaufen die drei gedachten Linien L, LE, LZ (beinhaltend die Mittellinie L) in der Bildebene vertikal und normal zu den Heizwandungen 34. In Verlängerung der gedachten zweiten Linie LZ liegt auch der Auslass 22. 3 shows a cross-sectional view in which the flow directions S in the three cut heating sections 32 are cut transversely or run normal to the image plane. The three imaginary lines L, LE, LZ (including the center line L) run vertically in the image plane and normal to the heating walls 34. The outlet 22 is also located in an extension of the imaginary second line LZ.

Es ist ersichtlich, dass das Flachrohr 20 in den Heizabschnitten 32 einen in der 3 horizontal langgestreckten Querschnitt aufweist, der den Kanal 30 eingrenzt. In den geradlinigen Abschnitten des langgestreckten Querschnitts liegen die Heizwandungen 34 vor. Zwei der Heizwandungen 34, die nebeneinander bzw. benachbart angeordnet sind, grenzen entweder einen Heizabschnitt 32 oder einen Zwischenraum 40 ein. Zwei einem Heizabschnitt 32 zugeordnete Heizwandungen 34 grenzen den Heizabschnitt 32 ein, und zwei Heizwandungen 34, die zwar benachbart angeordnet sind, aber einen Zwischenraum 40 eingrenzen, sind demzufolge zwei unterschiedlichen Heizabschnitten 32 zugeordnet. In den Zwischenräumen befindet sich jeweils eine PTC-Heizeinrichtung 50, die beidseitig von dem elektrisch nichtleitenden Isolationsmittel 60 aus einer Kaptonfolie umhüllt ist.It can be seen that the flat tube 20 in the heating sections 32 has one in the 3 has a horizontally elongated cross section that delimits the channel 30. The heating walls 34 are present in the straight sections of the elongated cross section. Two of the heating walls 34, which are arranged next to one another or adjacent, delimit either a heating section 32 or an intermediate space 40. Two heating walls 34 assigned to a heating section 32 delimit the heating section 32, and two heating walls 34, which are arranged adjacently but delimit an intermediate space 40, are therefore assigned to two different heating sections 32. In the gaps there is a PTC heating device 50, which is covered on both sides by the electrically non-conductive insulation 60 made of a Kapton film.

Ferner ist in 3 ersichtlich, dass die elektrischen Anschlusselemente 54 auf nur einer Seite 42 der Heizvorrichtung 10 bzw. des Flachrohrs 20 durch das als Leiterplatte ausgebildete Verbindungsmodul 64 hindurch ragen, wobei die Anschlusselemente 54 mit dem Verbindungsmodul 64 verlötet sind.Furthermore, in 3 It can be seen that the electrical connection elements 54 protrude through the connection module 64 designed as a circuit board on only one side 42 of the heating device 10 or the flat tube 20, the connection elements 54 being soldered to the connection module 64.

Das auf der Seite 44 angeordnetes und in 3 schematisch dargestelltes Federelement 62 umgreift einen äußeren Heizabschnitt 32 an der von der PTC-Heizeinrichtung 50 abgewandten Seite.The one arranged on page 44 and in 3 Spring element 62 shown schematically surrounds an outer heating section 32 on the side facing away from the PTC heating device 50.

Die PTC-Heizeinrichtungen 50 weisen jeweils ein PTC-Heizelement 52 zwischen zwei auch als Anschlusselement 54 dienenden Kontaktblechen auf. Vorliegend sind die PTC-Heizeinrichtungen 50 identisch ausgebildet.The PTC heating devices 50 each have a PTC heating element 52 between two contact plates that also serve as a connecting element 54. In the present case, the PTC heating devices 50 are designed identically.

Die Heizabschnitte 32 der 3 verlaufen unter Beibehaltung des langgestreckten Querschnitts jeweils endseitig, d.h. an den Seiten 26 und 28, vgl. 1 und 2, zumindest näherungsweise stufenlos in eine Krümmung 36, 38. Zwei zweite Krümmungen 38 sind in 3 im Hintergrund dargestellt Die Krümmungen 36, 38 dienen dazu, die Strömungsrichtung S jeweils zum nächsten Heizabschnitt 32 oder zum Auslass 22 umzulenken. Der Übergang vom in Strömungsrichtung S letzten Heizabschnitt 32 zum Auslass 22 geschieht über einen Verlauf der Strömungsrichtung S stetig sich verändernden Querschnitt des Kanals 30, der sich vom langgestreckten Querschnitt bis hin zum kreisförmigen Querschnitt kontinuierlich und zumindest näherungsweise stufenlos verändert.The heating sections 32 of 3 run at the ends while maintaining the elongated cross section, ie on pages 26 and 28, cf. 1 and 2 , at least approximately continuously in a curvature 36, 38. Two second ones Curvatures 38 are in 3 shown in the background The curvatures 36, 38 serve to redirect the flow direction S to the next heating section 32 or to the outlet 22. The transition from the last heating section 32 in the flow direction S to the outlet 22 occurs via a continuously changing cross section of the channel 30 in the flow direction S, which changes continuously and at least approximately continuously from the elongated cross section to the circular cross section.

4 zeigt eine Halbschale zur Herstellung des Flachrohrs 20. Zwei von den Halbschalen können das Flachrohr 20 bilden, indem sie zusammen gefügt werden. Dadurch, dass das Flachrohr 20 bzw. die Halbschale eine Symmetrieebene SE zwischen Einlass 24 und Auslass 22 aufweisen, können zwei identische Halbschalen zum Flachrohr 20 gefügt werden. Insbesondere können die Halbschalen verpresst, verlötet oder verklebt werden. Für die Halbschale gelten die vorbeschriebenen Details der Heizvorrichtung 10 der 1 bis 3 entsprechend. 4 shows a half-shell for producing the flat tube 20. Two of the half-shells can form the flat tube 20 by being joined together. Because the flat tube 20 or the half-shell has a plane of symmetry SE between the inlet 24 and outlet 22, two identical half-shells can be joined to the flat tube 20. In particular, the half-shells can be pressed, soldered or glued. The above-described details of the heating device 10 apply to the half-shell 1 until 3 accordingly.

5 zeigt eine weitere Heizvorrichtung 10, die ergänzend mit einem Steuerungsmodul 65 integral an dem Verbindungsmodul 64 vorgesehen ist. Das Steuerungsmodul 65 kann die PTC-Heizeinrichtungen 50, die von dem Verbindungsmodul 64 zu einem Heizkreis zusammengeschaltet sind, elektrisch ansteuern. Die Heizvorrichtung 10 weist ein Außengehäuse 66 auf, das sämtliche Komponenten schützt und einhaust, wobei der Auslass 22 und der Einlass 24 von außen am Gehäuse zugänglich sind. Bei dem Außengehäuse 66 handelt es sich um einen metallischen Rahmen. Die Heizvorrichtung 10 ist im Übrigen wie vorbeschrieben ausgebildet. Die Heizvorrichtung 10 kann beispielsweise in Fahrzeugen, Flugzeugen oder Gebäuden eingebaut und verwendet werden. 5 shows a further heating device 10, which is provided integrally on the connection module 64 in addition to a control module 65. The control module 65 can electrically control the PTC heating devices 50, which are interconnected by the connection module 64 to form a heating circuit. The heater 10 has an outer housing 66 that protects and houses all components, with the outlet 22 and the inlet 24 being accessible from the outside of the housing. The outer housing 66 is a metallic frame. The heating device 10 is otherwise designed as described above. The heating device 10 can be installed and used, for example, in vehicles, aircraft or buildings.

6 zeigt ein Verfahren, bei dem eine Heizvorrichtung 10 erzeugt wird. Zunächst wird durch ein Bereitstellen 110 ein Kanal 30 geschaffen, der wie vorbeschrieben ausgebildet ist. Dabei können zwei Halbschalen miteinander zu dem Flachrohr 20 verbunden werden. Danach wird durch ein Bereitstellen 120 eine PTC-Heizeinrichtung 50 geschaffen, wobei die Schritte des Bereitstellens 110, 120 auch gleichzeitig oder umgekehrt stattfinden können. Darauffolgend wird ein Einbringen 130 der PTC-Heizeinrichtung 50 in den Zwischenraum 40 durchgeführt, damit die PTC-Heizeinrichtung 50 wärmeleitend mit dem Heizabschnitt 32 gekoppelt sein kann. Schließlich wird ein Verbinden 140 der PTC-Heizeinrichtung 50 mit dem Flachrohr 20 durchgeführt, das über ein Federelement 62 geschehen kann. 6 shows a method in which a heater 10 is created. First, a channel 30 is created by providing 110, which is designed as described above. Two half-shells can be connected to one another to form the flat tube 20. A PTC heating device 50 is then created by providing 120, whereby the steps of providing 110, 120 can also take place simultaneously or vice versa. The PTC heating device 50 is then introduced 130 into the intermediate space 40 so that the PTC heating device 50 can be coupled to the heating section 32 in a heat-conducting manner. Finally, the PTC heating device 50 is connected 140 to the flat tube 20, which can be done via a spring element 62.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1010
HeizvorrichtungHeating device
2020
FlachrohrFlat tube
2222
Auslassoutlet
2424
Einlassinlet
2626
Seite, erste Seite des FlachrohrsSide, first side of the flat tube
2828
Seite, zweite Seite des FlachrohrsSide, second side of the flat tube
3030
Kanalchannel
3232
HeizabschnittHeating section
3434
Heizwandungheating wall
3636
Krümmung, erste KrümmungCurvature, first curvature
3838
Krümmung, zweite KrümmungCurvature, second curvature
4040
Zwischenraumspace
4242
Seite, dritte Seite des FlachrohrsSide, third side of the flat tube
4444
Seite, vierte Seite des FlachrohrsSide, fourth side of the flat tube
5050
PTC-HeizeinrichtungPTC heater
5252
PTC-HeizelementPTC heating element
5454
elektrisches Anschlusselementelectrical connection element
6060
IsolationsmittelIsolation means
6262
FederelementSpring element
6464
VerbindungsmodulConnection module
6565
SteuerungsmodulControl module
6666
AußengehäuseOuter casing
100100
VerfahrenProceedings
110110
BereitstellenProvide
120120
BereitstellenProvide
130130
EinbringenBring in
140140
VerbindenConnect
LL
gedachte Mittellinie bzw. gedachte Linieimaginary center line or imaginary line
LELE
gedachte erste Linie der Krümmungen 36imaginary first line of curvatures 36
LZLZ
gedachte zweite Linie der Krümmungen 38imaginary second line of curvatures 38
SS
StrömungsrichtungDirection of flow
SESE
Symmetrieebeneplane of symmetry
WW
Wärmeträgerheat carrier

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 2440006 A1 [0003]EP 2440006 A1 [0003]

Claims (11)

Heizvorrichtung (10) zum Heizen eines die Heizvorrichtung (10) durchströmenden Wärmeträgers (W) mit einem Kanal (30) zwischen einem Einlass (24) und einem Auslass (22) des Kanals (30) und mit einer ein PTC-Heizelement (52) aufweisenden PTC-Heizeinrichtung (50), wobei der Kanal (30) mehrere im Verlauf des Kanals (30) aufeinander folgende Heizabschnitte (32) umfasst, wobei die Heizabschnitte (32) jeweils durch zwei gegenüberliegende Heizwandungen (34) begrenzt sind und zumindest im Wesentlichen auf einer quer zu einer der Heizwandungen (34) verlaufenden gedachten Mittellinie (L) liegen, und wobei die PTC-Heizeinrichtung (50) wärmeleitend mit zumindest einer der Heizwandungen (34) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (30) durch ein Flachrohr (20) gebildet ist, wobei das Flachrohr (20) im Verlauf des Kanals (30) von dem Einlass (24) zu dem Auslass (22) abwechselnd einen der Heizabschnitte (32) und eine eine Strömungsrichtung (S) des Wärmeträgers (W) umlenkende Krümmung (36, 38) ausbildet, und dass in einem Zwischenraum (40) zwischen zwei Heizwandungen (34) aus zwei Heizabschnitten (32) die PTC-Heizeinrichtung (52) vorgesehen ist.Heating device (10) for heating a heat transfer medium (W) flowing through the heating device (10) with a channel (30) between an inlet (24) and an outlet (22) of the channel (30) and with a PTC heating element (52) having PTC heating device (50), wherein the channel (30) comprises a plurality of heating sections (32) following one another in the course of the channel (30), the heating sections (32) each being delimited by two opposite heating walls (34) and at least substantially lie on an imaginary center line (L) running transversely to one of the heating walls (34), and wherein the PTC heating device (50) is thermally conductively coupled to at least one of the heating walls (34), characterized in that the channel (30) through a Flat tube (20) is formed, wherein the flat tube (20) alternates one of the heating sections (32) and a flow direction (S) of the heat transfer medium (W) in the course of the channel (30) from the inlet (24) to the outlet (22). ) forms a deflecting curvature (36, 38), and that the PTC heating device (52) is provided in a space (40) between two heating walls (34) made up of two heating sections (32). Heizvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Flachrohr (20) mäanderförmig aus den Heizabschnitten (32) und den Krümmungen (36, 38) geformt ist, wobei erste Krümmungen (36) auf einer ersten Seite (26) des Flachrohrs (20) und zweite Krümmungen (38) auf einer von der ersten Seite (26) abgewandten zweiten Seite (28) des Flachrohrs (20) liegen.Heating device (10). Claim 1 , characterized in that the flat tube (20) is formed in a meandering shape from the heating sections (32) and the curvatures (36, 38), with first curvatures (36) on a first side (26) of the flat tube (20) and second curvatures (38 ) lie on a second side (28) of the flat tube (20) facing away from the first side (26). Heizvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachrohr (20) im Querschnitt durch einen Heizabschnitt (32) und/oder durch eine Krümmung (36, 38) langgestreckt geformt ist.Heating device (10). Claim 1 or 2 , characterized in that the flat tube (20) is shaped to be elongated in cross section by a heating section (32) and/or by a curvature (36, 38). Heizvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrisches Anschlusselement (54) der PTC-Heizeinrichtung (50) in gedachter Verlängerung der Erstreckung des Zwischenraumes (40) zwischen den Heizwandungen (34) nur auf einer Seite (42, 44) des Flachrohrs (20) vorstehend vorgesehen ist.Heating device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that an electrical connection element (54) of the PTC heating device (50) in an imaginary extension of the extent of the gap (40) between the heating walls (34) only on one side (42, 44) of the flat tube (20) is provided above. Heizvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Verbindungsmodul (64), insbesondere Leiterplatte, zum elektrischen Anschluss der PTC-Heizeinrichtung (50) über das elektrische Anschlusselement (54).Heating device (10) according to one of the preceding claims, characterized by a connection module (64), in particular a printed circuit board, for electrically connecting the PTC heating device (50) via the electrical connecting element (54). Heizvorrichtung (10) nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein mit dem Verbindungsmodul (64) elektrisch verbundenes Steuerungsmodul (65) zur Steuerung der PTC-Heizeinrichtung (50).Heating device (10). Claim 5 , characterized by a control module (65) electrically connected to the connection module (64) for controlling the PTC heating device (50). Heizvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein die PTC-Heizeinrichtung (50) in dem Zwischenraum (40) umgebendes Isolationsmittel (60).Heating device (10) according to one of the preceding claims, characterized by an insulation means (60) surrounding the PTC heating device (50) in the intermediate space (40). Heizvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere PTC-Heizeinrichtungen (50) in mehreren Zwischenräumen (40) vorgesehen sind.Heating device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of PTC heating devices (50) are provided in a plurality of gaps (40). Heizvorrichtung (10) nach einem der der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die PTC-Heizeinrichtung (50) mit dem Flachrohr (20) mechanisch verbunden ist, beispielsweise über ein das Flachrohr (20) entlang der gedachten Mittellinie (L) zusammendrückendes Federelement (62).Heating device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the PTC heating device (50) is mechanically connected to the flat tube (20), for example via a spring element which compresses the flat tube (20) along the imaginary center line (L) ( 62). Heizvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein das Flachrohr (20) und die PTC-Heizeinrichtung (50), gegebenenfalls auch das Isolationsmittel (60), das Verbindungsmodul (64) und/oder das Steuerungsmodul (65), aufnehmendes Außengehäuse (66), an dem der Auslass (22) und der Einlass (24) freiliegen.Heating device (10) according to one of the preceding claims, characterized by a flat tube (20) and the PTC heating device (50), possibly also the insulation means (60), the connection module (64) and / or the control module (65). Outer housing (66) where the outlet (22) and inlet (24) are exposed. Verfahren (100) zur Herstellung einer Heizvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schritte: - Bereitstellen (110) von einem Kanal (30), der aus einem Flachrohr (20) gebildet ist, das Krümmungen (36, 38) und Heizabschnitte (32) aufweist, wobei die Heizabschnitte (32) durch jeweils zwei Heizwandungen (34) begrenzt sind, und wobei zwischen zwei Heizwandungen (34) aus zwei Heizabschnitten (32) ein Zwischenraum (40) angeordnet ist, - Bereitstellen (120) von einer PTC-Heizeinrichtung (50), - Einbringen (130) von der PTC-Heizeinrichtung (50) in den Zwischenraum (40), und - Verbinden (140) von der PTC-Heizeinrichtung (50) mit dem Flachrohr (20).Method (100) for producing a heating device (10) according to one of the preceding claims, characterized by the following steps: - Providing (110) of a channel (30) which is formed from a flat tube (20) which has curves (36, 38 ) and heating sections (32), the heating sections (32) being delimited by two heating walls (34), and a gap (40) being arranged between two heating walls (34) of two heating sections (32), - providing (120 ) of a PTC heating device (50), - introducing (130) of the PTC heating device (50) into the intermediate space (40), and - connecting (140) of the PTC heating device (50) to the flat tube (20) .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108260239A (en) 2018-03-13 2018-07-06 黄明峰 A kind of long-life new-energy automobile PTC liquid electric heaters

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